東莊水庫攔沙期增供水量配置多方案探討

高建輝，陳 靜

（陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710001）

1 基本情況

1.1 工程概況

東莊水庫位于涇河干流上，樞紐所在地隸屬陜西省咸陽市，壩址以上流域面積4.32 萬km2，占涇河流域面積的95%，多年平均徑流量18.16 億m3（1932 年～2008 年）。東莊水庫為大（I）型工程，建設任務“以防洪減淤為主，兼顧供水、發電和改善生態等綜合利用”?？値烊?2.76 億m3，調節庫容5.78 億m3，主要按照調水調沙運用，不設置專用供水庫容，排沙期由供水區的反調節庫供水，其余時段由調水調沙庫容兼顧供水任務，死水位756 m，汛限水位789 m，正常蓄水位789 m。

規劃水平年2030 年工程正常運行期總供水量4.35 億m3，其中涇惠渠灌區灌溉供水量2.73 億m3，城鎮和工業供水量1.62 億m3，供水對象為銅川新區、西咸新區（涇河、秦漢、空港三個新城）、富平（縣城、莊里工業區、深陜工業區）和三原縣城。

1.2 增供水量分析

東莊水庫攔沙庫容基本淤滿年限為37 年，攔沙期結束后，主汛期利用3 億m3調水調沙庫容進行調水調沙運用，庫區多年保持沖淤平衡狀態。本次根據東莊水庫37 年攔沙期3000 萬m3調蓄庫容較大的先決條件，采用可靠性、一致性和代表性更好的張家山站1956 年7 月～2015 年7 月延長后60 年徑流的長系列做調節計算試算，在滿足城鎮生活和工業供水90%的保證率，農灌供水50%的保證率下，工程正常運行期供水量4.35 億m3，攔沙期在首先滿足農灌的前提下，當增灌的農灌面積由0 增加至140 萬畝時，可增供水量1.02 億m3～1.35 億 m3，東莊總供水量 5.37 億 m3～5.70 億 m3，多方案試算結果見表1。

表1 攔沙期供水規模計算結果

2 供水對象

2.1 供水對象選擇

根據區域經濟發展布局、關中水資源情況及供水水源工程格局，東莊水庫樞紐所在的涇河及鄰近的石川河流域確定為東莊水庫供水范圍，涵蓋東莊水庫正常運行期的供水對象、以及涇河上游的彬洲區、長武縣和涇河左右岸庫區的禮泉、乾縣、淳化、永壽、旬邑等縣。本次對增供水量供水對象的選擇上，依然在原東莊水庫供水區范圍內，不僅考慮增加新的供水對象，原有供水對象仍然可以參與增供水量的分配。

彬長兩縣（含彬長礦區）的用水可通過在建的黑河亭口水庫和已成的鴨兒溝水庫以及紅巖河水庫等滿足需求；旬邑縣位于東莊水庫庫尾，只有在東莊水庫高水位時才能從庫區引水，距離東莊壩址直線距離超過40 km，距離遠。而禮泉、乾縣、淳化和永壽4縣均位于涇河峽谷段東莊水庫庫區周邊，供水距離短且線路集中，其中禮泉、乾縣具備自流供水條件。渭北旱塬帶的淳化及其工業園區（1012 m）和永壽縣城及其工業園區（994 m），由于其所處地勢高，當地基本無地表水供水水源，區內農田也基本無灌溉，涇河東莊水源是庫區4 縣今后較長時期最后且唯一的骨干水源。綜上所述，東莊水庫攔沙期增供水量供水對象選擇如下，見圖1。

農業灌溉：庫區4 縣新發展的農灌面積按照新增農灌水量確定灌溉面積。

城鎮及工業園供水：禮泉、乾縣、永壽和淳化4 個縣城及其工業園區。

圖1 東莊供水范圍及供水對象示意圖

2.2 供水對象供需水量平衡分析

（1）原正常運行期供水對象經東莊水庫配水后缺水量

規劃年2030 年，東莊水庫正常運行期工程總供水量4.35億m3，其中向涇惠渠灌區灌溉供水量2.73 億m3，向銅川新區、西咸新區（涇河、秦漢、空港三個新城）、富平（縣城、莊里工業區、深陜工業區）和三原縣城供水1.62 億m3，經配水，除富平一帶缺水9402 萬m3（含輸配水損失），其余各對象均滿足用水需求，見表2。

表2 正常運行期東莊水庫配水量表 單位：萬m3

續表2

（2）新增供水對象

規劃年2030 年，庫區4 縣新發展43.09 萬畝灌區毛缺水量4438 萬m3，4 縣城鎮和工業當地缺水量10690 萬m3（含輸配水損失），需東莊水庫供水14688 萬m3，見表2。

因此，所有對象需東莊水庫供水量合計24530 萬m3，其中需要向新增農灌配水4438 萬m3，需要向城鎮和工業配水量20092 萬m3。而東莊水庫攔沙期可增供水量約1.02 億m3～1.35 億m3，遠遠小于供水對象用水缺口，因此需要進行縝密全面的多方案配水討論。

3 水量配置多方案探討

通過調節計算試算，當新增的供水對象在庫區禮泉、乾縣、永壽、淳化4 縣新發展灌溉面積43.09 萬畝時，相應合計增供水量1.05 億m3。其中農灌增供配水量4438 萬m3（50%灌溉保證率），向涇惠渠調整灌水量127 萬m3（涇惠渠面積、定額、保證率均未變化，主要是系列延長后調節計算不同破壞深度的差異），其余5915 萬m3（95%保證率）可作為城鎮和工業增供水量。

新增供水對象需要東莊水庫增加的城鎮和工業水量為10690 萬m3，富平縣有9402 萬m3缺口需要補供，合計需水量達到20092 萬m3。攔沙期東莊水庫新增城鎮生活生產可供水量僅5915 萬m3，不足以滿足全部對象的用水需求，因此需要擬定不同的配水方案進行對比分析，確定增供對象的水量配置方案。

3.1 方案1

優先全部滿足富平縣城及兩個工業區9402 萬m3水量遺留缺口，庫區4 個縣城和工業區均不供水。

優點：首先，富平和閻良一帶社會經濟發展和前景超過庫區4 縣，富閻一體化是構建關中經濟增長極和大西安發展戰略的重要組成部分，其用水應當優先得到保障，增供給富平一帶有利于更好發揮東莊供水效益。其次，東莊供水工程北干線放水口、輸水隧洞的建筑物尺寸由結構形式和施工斷面決定，其實際自流輸水過流能力可達到60 m3/s，遠大于設計流量，增供給富平的水量通過北干線輸水不會增加輸水工程投資。增供水量所需的反調節庫容可以繼續通過龍潭水庫、賀蘭水庫擴容來滿足，比新建反調蓄庫投資低。增供給庫區4 縣需要新建提水工程、輸水工程和反調節工程，經濟性上不占優勢。

缺點：一是未考慮古賢工程西進可能配給富平一帶的水量，二是庫區經濟欠發達地區缺水局面得不到改善，經濟社會增長受到限制，不利于各地區公平、同步發展，不利于4 縣旱原區脫貧致富。

3.2 方案2

富平縣9402 萬m3水量缺口不解，全部配給庫區4 個縣城和工業，其中禮泉縣縣城和工業區高程是庫區4 縣中最低，可以考慮從寶雞峽灌區節水解決，本方案應優先作為滿足乾縣、永壽和淳化3 縣縣城生活和工業園區供水，剩余余水551 萬m3供禮泉縣縣城生活用水，暫不供工業園區用水。

優點：首先，庫區各縣由于地勢較高，當地無有保障的大型地表水水源工程，東莊水庫作為我省涇河干流最大的水源工程，是當地唯一且最后的水源保障。東莊水庫向庫區各縣供水符合我省和關中地區水資源配置大格局，也是解決當地經濟社會發展用水瓶頸問題的必然之選。其次，渭北“旱腰帶”地區位于黃土高原向關中平原的過渡地帶，可用水源不足造成當地支流地表水和地下水的過度開發，加之“旱腰帶”地區礦產資源的過度、無序開采，引起和加劇了森林植被稀少、地下水資源短缺、生態環境脆弱等一系列問題。通過東莊水庫有效解決“旱腰帶”地區的用水問題，逐步退還擠占的生態用水，有助于區域生態環境的改善和修復，在關中北部形成有效的生態保護屏障。再者，從骨干水源工程發揮效益上看，引漢濟渭、東莊、古賢三大骨干水源工程主要供水范圍已經涵蓋了關中平原中東部的大部分地區，但東莊庫區4 縣是骨干水源尚未觸及的嚴重缺水地區，向該區域配水將有助于水源工程供水量和工程效益的盡快提升和發揮。最后，黃河古賢水庫工程尚處于前期論證階段，如果東莊增供水量向東部石川河流域配水，在一定程度上會削弱該區域用水的緊迫性，不利于古賢工程的快速推進和立項。

缺點：庫區4 縣地形較為破碎，支流溝道較為深陡，修建反調蓄工程造價較高，因此向該區域供水水價成本較高。同時庫區4 縣經濟欠發達，特別是水價承受能力較強的工業又較為薄弱，農業用水比重較大，而供水工程投資偏大，因此供水收益和供水產生的經濟效益較差。

3.3 方案3

東部缺口由東莊、古賢聯合滿足，東莊主要向庫區增加配水。

富平縣城和深陜工業區7072 萬m3需水缺口由古賢滿足，莊里的2330 萬m3需水缺口由東莊增供水量滿足，東莊剩余增供水量3586 萬m3優先作為4 縣縣城生活生產用水，剩余水量配給遠離縣城的工業區。在給庫區4 縣配水時考慮到禮泉縣雖然缺水量在4 縣內最大，但禮泉縣縣城和工業區高程是庫區4 縣中最低，通過從寶雞峽灌區節水向禮泉縣供水解決其缺水問題具有優越的高程優勢，因此在給4 縣配水時僅解決禮泉縣縣城生活用水問題，剩余水量配水給乾縣、永壽和淳化。

優點：富平一帶水量缺口全部得到滿足，古賢大部分供水意圖可以保留，基本不影響古賢的推進，庫區4 縣大部分水量缺口得到滿足。

缺點：基本同方案2。

3.4 方案比選

3 方案水量配置情況見表3。

表3 東莊水庫攔沙期增供水量多方案配置 單位：萬m3

以上3 個配水方案從全部滿足平原區或庫區4 縣出發，逐步調整增供水量在庫區和平原區的比例，并與正在開展的古賢規劃進行了協調。從水資源配置大格局出發，逐漸形成向東莊庫區各縣大幅增加供水的思路，打開該地區緩解工程性缺水的緊迫局面；以庫區4 縣“旱腰帶”區域經濟果林為主增加農灌水量，大力支持發展當地以蘋果為主的農村經濟，助力當地脫貧攻堅；在城鎮和工業漸進發展的過程中，向水價承受能力較強的經濟果林供水，能迅速使東莊水庫供水規模達產，盡早發揮工程效益。

因此，推薦方案3 作為本階段的增供水量配置方案：首先滿足禮泉、乾縣、永壽和淳化庫區4 縣新增的位于渭北“旱腰帶”43.09 萬畝農灌供水4438 萬m3用水需求，向涇惠渠灌區農灌補水127 萬m3；富平縣城和臨近的深陜工業區7072 萬m3缺口全部交由古賢滿足，莊里的2330 萬m3缺口全部由東莊增供水量滿足；剩余增供水量3586 萬m3優先作為4 縣縣城生活生產用水，剩余水量配給遠離縣城的工業區。在給庫區4 縣配水時考慮到禮泉縣雖然缺水量在4 縣內最大，但禮泉縣縣城和工業區高程是庫區4 縣中最低，通過從寶雞峽灌區節水向禮泉縣供水解決其缺水問題具有優越的高程優勢，因此在給4 縣配水時僅解決禮泉縣縣城生活用水問題，剩余水量配水給乾縣、永壽和淳化。

攔沙期合計增供水量1.05 億m3，向農灌供水4566 萬m3（向涇惠渠灌區農灌調劑127 萬m3），向城鎮生活生產供水5915 萬m3，分別占增供水量的44%和56%；向平原區富平縣供水 2456 萬 m3，向渭北“旱腰帶”庫區 4 縣供水 8024 萬 m3，分別占增供水量的23%和77%。

4 結論

（1）東莊水庫供水量和供水對象及用途

利用東莊水庫攔沙期3000 萬m3調蓄庫容，可增供水量1.02 億 m3～1.35 億 m3，東莊總供水量 5.37 億 m3～5.70 億 m3。正常運行期供水規模4.35 億m3的供水對象包括涇惠渠灌區農灌，銅川新區、西咸新區（渭北三城）、三原縣城、富平縣城及工業園區的城鎮和工業用水；攔沙期增供水量1.05 億m3供水對象包括禮泉、乾縣、永壽、淳化等庫區4 縣的43.09 萬畝農灌，以及庫區4 個縣城和工業區的城鎮和工業用水。

（2）供水對象水量缺口和需要的供水量

正常運行期供水規模4.35 億m3的配水方案中，涇惠渠灌區農業灌溉，銅川新區、西咸新區（渭北三城）、三原縣城均已配水滿足其需水訴求，其中富平縣城及工業園區缺水9402 萬m3。

攔沙期新增供水對象總缺水量15128 萬m3（43.09 萬畝灌區總缺水量4438 萬m3），禮泉、乾縣、永壽和淳化4 縣城鎮和工業需要東莊水庫新增毛供水量為10690 萬m3。

因此，所有供水對象需要東莊水庫新增供水量合計為24530 萬m3，其中新發展灌區需要水量4438 萬m3，新增城鎮和工業水量為20092 萬m3。

（3）水量配置方案

攔沙期東莊水庫在滿足43.09 萬畝農灌的情況下，增供水量 1.05 億 m3。

本階段推薦首先滿足禮泉、乾縣、永壽和淳化庫區4 縣新增的位于渭北“旱腰帶”43.09 萬畝農灌供水4438 萬m3（50%灌溉保證率）用水需求，向涇惠渠灌區農灌補水127 萬m3；富平縣城和臨近的深陜工業區7072 萬m3缺口全部交由古賢滿足，莊里的2330 萬m3缺口全部由東莊增供水量滿足；剩余增供水量3586 萬m3優先作為4 縣縣城生活生產用水，剩余水量配給遠離縣城的工業區。